JP2014013290A - 像振れ補正機構を有する光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃等の外力を受けた際にも、ロック部材が変形することなく、正常に回転駆動を行うことができる像振れ補正機構を提供すること。
【解決手段】防振素子を光学系の光軸に対してシフトさせて像振れを低減する像振れ補正機構において、前記防振素子のシフトを制限するロック位置と該防振素子のシフトを許容するロック解除位置とに回転可能なロック部材と、前記ロック部材を回転可能に支持するベース部材と、該ロック部材を前記ロック位置及び前記ロック解除位置に回転させるアクチュエータと、前記ロック位置で前記防振素子が前記ロック部材に当接する角度において、前記ロック部材の外周側に衝撃受けを有していることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及び交換レンズ等の光学機器に関し、レンズ等の防振素子をシフトさせて光学的な防振を行う像振れ補正機構を有する光学機器に関する。

光学機器には、手振れ等の振れに起因して称する像振れを低減するために、レンズを光学系の光軸に対してシフトさせる像振れ補正機構が搭載されている場合が多い。

このような像振れ補正機構は、例えば、光学機器のピッチ方向及びヨー方向の振れを検出する振れセンサと、該振れセンサからの出力に応じてレンズを光軸に対してシフトさせるアクチュエータとを有する。ただし、ユーザにより像振れ補正を行わない選択がなされたときや光学機器の電源がオフのときには、補正レンズや撮像素子（以下、これらを防振用素子という）のシフトを制限して、該防振用素子を中心に保持しておく必要がある。

このため、従来の像振れ補正機構には、特許文献１及び特許文献２にて開示されているように、防振用素子を機会的にシフト範囲の中心に保持するロック機構を備えたものが多い。ロック機構は、防振用素子を保持して防振用素子と一体でシフトするシフト部材の外周部に設けられた複数の突起部と、該突起部に当接してシフト部材のシフトを制限するロック位置と該制限を解除するアンロック位置とに中心軸回りで回転するロック部材とを有する。

ロック部材は、リング状の部材であり、像振れ補正機構のベース部材に設けられた支持部によって回転可能に支持される。また、ロック部材はロック位置にて、その内周側に形成されたロック部がシフト部材の突起部に当接することで該シフト部材のシフトを制限してロック状態とする。さらに、ロック部材はステッピングモータ等のロックアクチュエータによって回転駆動される。

特開平１０−１４２６４７号公報 特開２００５−７０１１３号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、ロック時に像振れ補正機構に衝撃等の外力を受けたときに、シフト部材に設けられた突起部を介してロック部材内周に大きな力が加わり、ロック部材が変形してしまう可能性があった。このロック部材の変形により、正常に回転駆動ができなくなってしまう可能性があった。

また特許文献２に記載の従来技術では、ロック部材の外周部においてベース部材に支持されている。しかしながらこの構成においても、ロック時に像振れ補正機構に衝撃等の外力を受けたときに、シフト部材当接部とベース支持部との距離が離れているためにロック部材にたわみが発生し、ロック部材の変形により正常に回転駆動ができなくなってしまう可能性があった。

本発明の目的は、衝撃等の外力を受けた際にも、ロック部材が変形することなく、正常に回転駆動を行うことができる像振れ補正機構を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、防振素子を光学系の光軸に対してシフトさせて像振れを低減する像振れ補正機構において、前記防振素子のシフトを制限するロック位置と該防振素子のシフトを許容するロック解除位置とに回転可能なロック部材と、前記ロック部材を回転可能に支持するベース部材と、該ロック部材を前記ロック位置及び前記ロック解除位置に回転させるアクチュエータと、前記ロック位置で前記防振素子が前記ロック部材に当接する位置において、前記ロック部材の外周側に衝撃受けを有していることを特徴とする。

本発明によれば、衝撃等の外力を受けた際に、ロック部材内周にてシフト部材の突起部より力が加わっても、同位置の外周にて衝撃を受けることができるので、ロック部材にたわみが発生することなく、安定的にロック部材の回転を行うことができる。したがって、衝撃等の外力を受けた際にもロック部材が変形することなく、正常に回転駆動を行うことができる像振れ補正機構を提供することができる。

本発明にかかる像振れ補正機構の分解斜視図 第１の実施例における像振れ補正機構の正面図 第１の実施例における像振れ補正機構の断面図 第１の実施例における像振れ補正機構のシフトロック状態 第１の実施例における像振れ補正機構のシフトアンロック状態 第２の実施例における像振れ補正機構のシフトロック状態 本発明にかかる像振れ補正機構を有する交換レンズを装着したカメラシステム

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、図７には、本発明の実施例１である像振れ補正機構を搭載した交換レンズ（光学機器）と、該交換レンズが装着された一眼レフデジタルカメラとにより構成されるカメラシステムの概略構成を示している。

図７において、２０１は交換レンズであり、２０２は一眼レフデジタルカメラである。カメラ２０２のマウント部には、交換レンズ２０１が取り外し可能に装着されている。

２０３は交換レンズ２０１内に設けられたＣＰＵ等により構成されるレンズマイクロコンピュータである。２０４はカメラ２０２内に設けられた、ＣＰＵ等により構成されるカメラマイクロコンピュータである。これらレンズマイクロコンピュータ２０３及びカメラマイクロコンピュータ２０４は、マウント部に設けられた通信接点（図示せず）を介して通信が可能である。

交換レンズ２０１において、２０５，２０６はそれぞれ、ヨー方向（水平方向）およびピッチ方向（垂直方向）における交換レンズ２０１の振れを検出するヨー振れセンサおよびピッチ振れセンサであり、角速度センサにより構成されている。

２０７は防振用素子としての補正レンズを含む像振れ補正機構である。像振れ補正機構２０７は、交換レンズ２０１の振れに応じて補正レンズをその光軸（像振れ補正機構２０７の中心軸または後述する撮影光学系の光軸）に対して、言い換えれば光軸に直交する方向にシフトさせることで像振れを低減（補正）する。また、２１５は焦点調節のために光軸方向に移動するフォーカスレンズであり、２１６は光量調節を行う絞りである。フォーカスレンズ２１５、補正レンズ、絞り２１６および不図示の他のレンズによって撮影光学系が構成される。

カメラ２０２において、２０８は図示したように撮影光学系からの光路内に配置されるダウン位置と該光路外に退避するアップ位置とに回動するクイックリターンミラーである。２０９はアップ位置に向かって回動するクイックリターンミラー２０８をアップ位置にて停止させるためのストッパである。２１０はフォーカルプレンシャッタの先幕であり、２１１は後幕である。

２１２はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子である。２１３はダウン位置にあるクイックリターンミラー２０８で反射した被写体からの光をファインダ接眼レンズ２１４に導くペンタプリズムである。

カメラ２０２に設けられた不図示の電源スイッチがＯＮになると、カメラマイクロコンピュータ２０４およびレンズマイクロコンピュータ２０３が起動する。

カメラ２０２に設けられた不図示のレリーズスイッチが半押し操作されると、カメラマイクロコンピュータ２０４は測光および焦点検出を行う。測光は、ペンタプリズム２１３に導かれた被写体からの光の一部を不図示の測光センサで検出することで行われる。焦点検出は、ダウン位置のクイックリターンミラー２０８を透過して不図示のサブミラーで反射した被写体からの光を不図示のＡＦセンサによって検出したり、撮像素子２１２からの出力に基づいて生成された映像信号を用いたりして行われる。これにより、撮影光学系の焦点状態が検出される。

カメラマイクロコンピュータ２０４は、測光結果に応じてシャッタ速度や絞り値を決定する。また、カメラマイクロコンピュータ２０４は、焦点検出結果に応じてフォーカス制御信号をレンズマイクロコンピュータ２０３に送信する。レンズマイクロコンピュータ２０３は、該フォーカス制御信号に応じて不図示のフォーカスアクチュエータを制御し、フォーカスレンズ２０５を合焦位置に移動させる。これにより、オートフォーカス（ＡＦ）が行われる。

さらに、レリーズスイッチが半押し操作されると、レンズマイクロコンピュータ２０３は、像振れ補正機構２０７の像振れ補正動作（防振動作）の制御を開始する。具体的には、レンズマイクロコンピュータ２０３は、交換レンズ２０１の振れに伴ってヨーおよびピッチ振れセンサ２０５，２０６から出力された角速度信号を積分して角変位とその方向を算出する。そして、該角変位に基づいて、撮像素子２１２上での像振れを低減するための補正レンズのシフト量およびシフト方向を算出し、これらシフト量およびシフト方向に応じて後述するヨーアクチュエータおよびピッチアクチュエータを駆動する。

レリーズスイッチが全押し操作されると、カメラマイクロコンピュータ２０４はレンズマイクロコンピュータ２０３に対して先に決定した絞り値に対応する絞り制御信号を送信する。レンズマイクロコンピュータ２０３は、該絞り制御信号に応じて絞り２１６を動作させる。また、カメラマイクロコンピュータ２０４は、クイックリターンミラー２０８をアップ位置に回動させるとともに、シャッタの先幕２１０および後幕２１１を先に決定したシャッタ速度で開閉動作させる。これにより、撮像素子２１２が露光される。

撮像素子２１２は、被写体像を光電変換して電気信号としての撮像信号を出力する。カメラマイクロコンピュータ２０４内の画像処理回路は、該撮像信号に対して各種信号処理を行って映像信号を生成する。映像信号は、カメラ２０２の背面モニタに表示されたり、半導体メモリ等の記録媒体に記録されたりする。

次に、図１、図２、図３、図４および図５を用いて、像振れ補正機構２０７の構成について説明する。図１には、像振れ補正機構２０７を分解して示している。図２には、像振れ補正機構２０７をその中心軸（光軸）Ａが延びる方向（以下、中心軸方向または光軸方向という）から見たときの正面図を示している。また、図３には、中心軸Ａに沿った像振れ補正機構２０７の断面を示している。さらに、図４及び図５には、後述するロックリングの動作を示している。

像振れ補正機構２０７は、前述した補正レンズ１と、シフト鏡筒（シフト部材）２と、地板（ベース部材）３と、回転阻止板４と、複数（３つ）の第１ボール５１と、複数（３つ）の第２ボール５２と、付勢ばね６とを有する。さらに、像振れ補正機構２０７は、ヨーアクチュエータ７と、ピッチアクチュエータ８と、第１ヨーク９と、第２ヨーク１０と、ロックリング（ロック部材）１１と、ロックアクチュエータ１２とを含む。

シフト鏡筒２は、補正レンズ１を保持し、該補正レンズ１とともに光軸に直交する方向（以下、径方向ともいう）にシフトする。シフト鏡筒２の外周部における周方向複数箇所（本実施例では、４箇所）には、ロック用突起部２１が設けられている。ロック用突起部２１の外接円は、地板３に設けられた後述する支持部の外径（外接円）と等しい。

シフト鏡筒２には、ヨーコイル７２およびピッチコイル８２が固定されている。また、シフト鏡筒２には、３つの第２ボール５２と当接するボール受け部と、３つの付勢ばね６の一端が取り付けられるばね保持部とがそれぞれ周方向３箇所に設けられている。

地板３は、図１に示した交換レンズ２０１に設けられた不図示の固定鏡筒（筐体）に固定されている。地板３は、その中央部にシフト鏡筒２が配置される開口部を有する。地板３における該開口部の周囲には、円筒形状を有するロックリング支持部３１が形成されている。

ロックリング支持部３１におけるシフト鏡筒２の４つのロック用突起部２１と同位相の周方向４箇所には、開口３２が形成されている。ロックリング支持部３１は、その周方向４箇所に開口３２を含む円筒形状に形成されている。ロック用突起部２１は、この開口３２内でロックリング１１に向かって径方向外方（外周方向）に延びる。これにより、ロック用突起部２１とロックリング１１における後述するロック部との当接が可能となる。開口３２は、シフト鏡筒２が像振れ補正動作によりシフトしても、ロック用突起部２１がロックリング支持部３１に干渉しない十分な周方向幅を有する。

また、ロックリング支持部３１の内径は、シフト鏡筒２のロック用突起部２１を除いた円筒部の外径とシフト鏡筒２の最大シフト可能量との和に設定されている。このため、ロックリング支持部３１の内周面は、シフト鏡筒２の円筒部の外周面に当接して該シフト鏡筒２のそれ以上のシフトを阻止する、シフト鏡筒２のシフト方向でのメカニカル端を構成する。

地板３におけるロックリング支持部３１よりも外周における周方向３箇所には、径方向内方（内周方向）に延びるロックリング抜け止め部３３が形成されている。また、ロックリング支持部３１の外周面における複数箇所には、ロックリング押さえ突起部３４が形成されている。ロックリング抜け止め部３３とロックリング押さえ突起部３４とは中心軸方向においてロックリング１１の厚みに相当する距離だけ離れて形成されている。ロックリング１１は、これらロックリング抜け止め部３３とロックリング押さえ突起部３４とによって挟まれることにより、中心軸方向での移動が阻止される。

地板３には、シフト鏡筒２のばね保持部に一端が取り付けられた３つの付勢ばね６の他端がそれぞれ取り付けられるばね保持部が設けられている。これら付勢ばね６は、シフト鏡筒２を中心軸方向における地板３側に付勢する。

シフト鏡筒２と地板３との間には、回転阻止板４が配置されている。地板３と回転阻止板４のそれぞれの周方向３箇所にピッチ方向に延びるように形成されたボール受け部の間には、３つの第１ボール５１が配置される。また、回転阻止板４とシフト鏡筒２のそれぞれの周方向３箇所にヨー方向に延びるように形成されたボール受け部の間には、３つの第２ボール５２が配置される。付勢ばね６の付勢力によって、シフト鏡筒２と地板３との間に第２ボール５２、回転阻止板４および第１ボール５１が挟み込まれる。これにより、シフト鏡筒２の中心軸方向での移動が阻止される。また、シフト鏡筒２は、第１および第２ボール５１，５２と地板３、回転阻止板４およびシフト鏡筒２に形成されたボール受け部との係合によって、中心軸回りでの回転が阻止された状態でヨー方向およびピッチ方向にシフト可能に保持される。

なお、以上のシフト鏡筒２の保持構造は例であり、他の保持構造を用いてもよい。

ヨーアクチュエータ７およびピッチアクチュエータ８は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）により構成されている。

ヨーアクチュエータ７は、地板３におけるシフト鏡筒２とは反対側に取り付けられた第１ヨーク９に吸着固定された第１ヨー磁石７１と、シフト鏡筒２に固定されたヨーコイル７２とを有する。また、ヨーアクチュエータ７は、シフト鏡筒２を挟んだ地板３とは反対側にて地板３に結合された第２ヨークを有する。ヨーコイル７２に通電されることにより、シフト鏡筒２のヨー方向への駆動力を発生させることができる。

ピッチアクチュエータ８は、第１ヨーク９に吸着固定された第１ピッチ磁石８１と、シフト鏡筒２に固定されたピッチコイル８２と、第２ヨーク１０により構成されている。ピッチコイル８２に通電されることにより、シフト鏡筒２のピッチ方向への駆動力を発生させることができる。

ロックリング１１の内径はロックリング支持部３１の外径とほぼ等しい。このため、ロックリング１１の内周部がロックリング支持部３１の外周部によって回転可能に支持される。

図２に示すように、ロックリング１１の内周部における周方向４箇所には、アンロック用凹部１１１が形成されている。アンロック用凹部１１１は、ロックリング１１が図５に示すアンロック位置に回転した状態において、シフト鏡筒２のロック用突起部２１と同位相に配置される。これにより、ロックリング１１とロック用突起部２１とが当接することがなく、シフト鏡筒２の像振れ補正動作のためのシフトが制限されない。以下、このシフト鏡筒２のシフトの制限（ロック）が解除された状態をシフト鏡筒２のアンロック状態という。

一方、ロックリング１１の内周部におけるアンロック用凹部１１１に隣り合った４箇所の部分は、ロック部１１５として形成されている。言い換えれば、ロック部１１５は、ロックリング１１においてロックリング支持部３１により支持される内周部と同一円周上に形成されている。ロック部１１５は、ロックリング１１が図４に示すロック位置に回転した状態において、シフト鏡筒２のロック用突起部２１と同位相となり、該ロック用突起部２１と当接してシフト鏡筒２のシフトを制限（阻止）する。以下、このシフト鏡筒２のシフトが制限（ロック）された状態をシフト鏡筒２のロック状態という。

ロックリング１１の外周部には、組立て用凹部１１２およびフック部１１３が形成されている。ロックリング１１を地板３に対して組み付ける際には、組立て用凹部１１２の位相をロックリング抜け止め部３３の位相に合わせてロックリング１１をロックリング支持部３１の外周に配置する。その後、フック部１１３を径方向内方に弾性変形させながらロックリング１１を回転させる。

こうして地板３に組み付けられたロックリング１１は、図５に示すアンロック位置と図４に示すロック位置との間で中心軸回りにて回転する。アンロック位置とロック位置ではそれぞれ、フック部１１３の基端と先端が地板３における周方向２箇所に形成されたストッパに当接することでそれ以上の回転が阻止される。

ロックリング１１の外周部の一部には、ステッピングモータにより構成されるロックアクチュエータ１２の出力ギヤと噛み合うギヤ部１１４を形成されている。ロックアクチュエータ１２を回転させることにより、ロックリング１１をロック位置とアンロック位置とに回転させることができる。なお、ロックアクチュエータとして、ＤＣモータやＶＣＭ等、ステッピングモータ以外のアクチュエータを用いてもよい。

以上のように構成された像振れ補正機構２０７に像振れ補正動作を行わせる場合には、ロックアクチュエータ１２によってロックリング１１をアンロック位置に回転させてシフト鏡筒２をアンロック状態とする。そして、前述したように、レンズマイクロコンピュータ２０３がヨーおよびピッチ振れセンサ２０５，２０６から出力された角速度信号に基づいてヨーアクチュエータ７およびピッチアクチュエータ８を駆動する。

カメラシステムを固定する三脚を使用したり高速シャッタ撮影を行ったりするときやカメラシステムの電源をオフして携帯するときのように像振れ補正動作を行わせない場合には、ロックアクチュエータ１２によってロックリング１１をロック位置に回転させる。これにより、シフト鏡筒２をロック状態とする。ロック状態では、シフト鏡筒２は補正レンズ１の光軸が撮影光学系の光軸に一致する位置に保持される。

ただし、ロック状態とアンロック状態との間での移行がスムーズに行えるように、ロック用突起部２１とロックリング１１のロック部１１５との間にガタを持たせてもよい。ガタの大きさは、ロック状態での補正レンズ１の光軸の撮影光学系の光軸に対するずれが光学性能上、許容される範囲とすべきである。

以上のように構成された像振れ補正機構２０７において、ロックリング支持部３１は、その外周部において、ロックリング１１の内周部を、該ロックリング１１が中心軸回りで回転可能となるように支持している。ロック用突起部２１が当接する位置において、ロックリングの外周１１６側にはベース３より延出された衝撃受け３５が配置されている。これにより衝撃等の外力を受けた際に、ロック部材内周にてシフト部材の突起部２１より力が加わっても、同位置の外周１１６にて衝撃を受けることができるので、ロック部材１１にたわみが発生することなく、安定的にロック部材の回転を行うことができる。

またロック部材外周部１１６は異なる複数の径を持ち、図４（a）に示すロック位置まで回転された際には、ロック用突起部２１と同位相における外周の径が１１６aとなり、衝撃受け３５と最も近づく（図４（b））。これに対し、図５（a）に示すアンロック位置まで回転された際には、ロック用突起部２１と同位相における外周の径が１１６bとなり、ロック位置のときよりも外周１１６と衝撃受け３５との距離が離れる（図５（b））。このことにより、衝撃受け対策が必要となる箇所以外の径を小さくすることができるため、像振れ補正機構２０７全体の小型化に寄与することができる。

また本実施例における衝撃受け３５は第１ヨーク９をベース３に取り付ける際の位置決めピンを兼ねている。このことにより、新たに位置決めピンを配置する必要がなく、省スペース化に寄与している。

図６を用いて、実施例２に記載の像振れ補正機構２０７の構成について説明する。実施例２に記載の像振れ補正機構２０７においては、ロックリング１１はその外周部１１６において、ベース３より回転可能に支持されている。ロックリング支持部（ロック部材支持部）３１０はシフト部材の突起部２１が当接する位置において、ロックリング外周に配置されている。これにより衝撃等の外力を受けた際に、ロック部材内周にてシフト部材の突起部２１より力が加わっても、同位置の外周１１６にて衝撃を受けることができるので、ロック部材１１にたわみが発生することなく、安定的にロック部材の回転を行うことができる。

以上のように、この発明にかかる像振れ補正機構は、たとえば、デジタルカメラ、監視カメラ、ビデオカメラなどの各種の撮像装置や像振れ補正機構を有する各種機器に適用することができる。

２０７ 像振れ補正機構
１ 補正レンズ
２ シフト鏡筒
３ 地板
４ 回転阻止板
５１ 第１ボール（３つ）
５２ 第２ボール
６ 付勢ばね
７ ヨーアクチュエータ
７１ ヨー磁石
７２ ヨーコイル
８ ピッチアクチュエータ
８１ ピッチ磁石
８２ ピッチコイル
９ 第１ヨーク
１０ 第２ヨーク
１１ ロックリング
１２ ロックアクチュエータ

Claims (4)

1. 防振素子を光学系の光軸に対してシフトさせて像振れを低減する像振れ補正機構であって、
   前記防振素子を保持するシフト部材と、
   前記シフト部材のシフトを制限するロック位置と該シフト部材のシフトを許容するロック解除位置とに回転可能なロック部材と、
   前記ロック部材を回転可能に支持するベース部材と、
   前記ロック部材を該ロック位置及び該ロック解除位置に回転させるアクチュエータと、
   前記ロック位置で該シフト部材が該ロック部材に当接する角度において、
   前記ロック部材の外周側に衝撃受けを有している像振れ補正機構。
2. 前記ロック位置において前記ロック部材外周と前記衝撃受けが最接近し、
   前記ロック解除位置において、前記ロック位置の状態よりも前記ロック部材外周と前記衝撃受けの間隔が離れることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正機構。
3. 前記衝撃受けは、前記ベース部材より延出されており、
   前記ベース部材に固定される固定部材の位置決めの軸を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正機構。
4. 防振素子を光学系の光軸に対してシフトさせて像振れを低減する像振れ補正機構であって、
   前記防振素子を保持するシフト部材と、
   前記シフト部材のシフトを制限するロック位置と該防振素子のシフトを許容するロック解除位置とに回転可能なロック部材と、
   前記ロック部材を回転可能に支持するベース部材と、
   前記ロック部材を該ロック位置及び該ロック解除位置に回転させるアクチュエータと、
   前記ロック位置で該シフト部材が該ロック部材に当接する角度において、
   前記ロック部材の外周側に前記ベース部材のロック部材支持部を有する像振れ補正機構。